专利名称:一种二段式联合调控发酵技术制备阿魏酰低聚糖工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二段式联合调控发酵技术制备阿魏酰低聚糖(FOs)工艺，属于农副广品深加工技术领域：
。
背景技术：
功能性低聚糖是糖类化合物的一种，具有 甜、粘等特性，可增殖肠道有益菌、预防癌症、预防肥胖、防止便秘等，已作为蔗糖替代品食用。广泛存在于禾本科植物中的阿魏酰低聚糖(Feruloyl oligosaccharides, FOs)是功能性低聚糖的一种，由不同位置上的糖轻基与阿魏酸(Ferulic acid, FA)羧基酯化形成。FOs具有阿魏酰基与亲水性的低聚糖基团，因而兼具水溶性和耐热性，较好地解决了目前天然抗氧化剂遇到的不溶于水(如胡萝卜素、酚醛化合物和维生素E等)与不适于热加工的热敏性(如维生素C等)两大应用难
题，是一种具有较高的研究价值与应用价值的天然抗氧化剂。FOs抗氧化活性强于阿魏酸与维生素C，对小鼠红细胞溶血现象具有较强的抑制作用；F0s对人体具有特殊的生理活性，可显著抑制白血病人淋巴细胞生长，促进白血病T细胞坏疽，可抑制人体内的蛋白非酶糖基化反应，预防糖尿病的发生等，近年来被广泛用于保健食品中。FOs在食品工业中具有巨大的应用潜力，但是FOs高效制备问题已成为其被广泛应用的瓶颈。
基于FOs具有较强的抗氧化性和生物活性，寻找其来源与高效制备方法已成为研究的热点。目前，FOs的制备原料通常以禾本科植物的大麦胚乳、大麦杆、玉米芽、玉米麸、麦麸和甘蔗渣等为原料。我国常年小麦产量高达I. 15亿吨左右，面粉加工过程中产生的麦麸在3000 3500万吨，是制备FOs重要来源。
目前，制备FOs的方法有物理法、化学法、生物酶法和生物发酵法等。国内外公开了一些 FOs 的制备方法,论文《Heat extraction of maize fiber hemicellulose》(BenkoZ，Andersson A，Szengyel Z，et al. Applied Biochemistry and Biotechnology，2007，137 :253-265.)和论文〈〈Production of feruloylated arabinoxylo-oligosaccharidesfrom maize(Zea mays)bran by microwave-assisted autohydrolysis》(Devin J. R.,GeorgeE. I. Food Chem.，2010，119 :1613-1618.)公开了热提取和微波法制备 Fos 的工艺，但物理制备法的弊端在于需严格控制处理条件，否则会造成FOs分解。论文《IsoIationandstructural identification of diarabinosyl 8-0-4-dehydrodiferulate from maizebraninsoluble fibre》(Allerdings E. ,Ralph J.，Schatz P. F.，et al. Phytochemistry,2003,66 :113-124.)和论文〈〈Extraction and partial characterization of feruloylatedglucuronoarabinoxylans from wheat bran》(Schooneveld-Bergmans MEF，HopmanAMCP，Beldman G，et al. Carbohydrate Polymers，1998,35 :39-47.)报道了化学法制备 Fos 的工艺，但其存在化学物质残留问题，且高浓度的氢氧化物易导致FOs降解，产率下降，制得产品难以在食品和医药行业使用，且其副产物易造成环境污染。生物酶法制备FOs是目前较常见的方法，具有反应温和的优点，专利(公开号CN1840673A，
公开日2006年10月4日)公开了 “一种酶解小麦麸皮制备阿魏酰低聚糖的方法”和专利(公开号CN 101191137A，
公开日2008年6月4日)公开了“一种生物催化合成阿魏酰低聚糖的方法”，其制备Fos均需要先利用生物酶从原料中制取不溶性膳食纤维，这样做既增加生产环节，也产生大量废水，增加生产成本。
若直接将产木聚糖酶的微生物应用于FOs制备中，使微生物发酵产酶过程与酶解木聚糖获得FOs的过程合二为一，则可省去酶制剂生产中的分离纯化以及不溶性膳食纤维的制备步骤，降低生产成本，提高产率。专利(公开号CN 102174616A，
公开日2011年9月7日)公开了“一种发酵麦麸制备阿魏酰低聚糖的方法”和论文《茶薪菇发酵制备麦麸膳食纤维与阿魏酰低聚糖及其生物活性研究》(解春艳.南京南京农业大学，2010.)均利用发酵法制备FOs JMFOs的产量有待提高，不能实现其高效制备。而发酵条件可改变微生物的生长速度，控制代谢产物的生成，其中发酵温度、pH、溶氧量和接种量等是影响微生物生长及代谢产物合成的显著因素。发酵条件的优化会显著提高微生物合成目的产物的能力。以麦麸为原料、采用二段式联合调控温度和PH发酵法制备FOs的研究尚未报道。
三、
发明内容
技术问题
本发明目的在于提供一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺，以解决目前Fos生产工艺中生产工艺繁琐、生产成本高、产品安全性差和产量低等技术问题。
技术方案
本发明技术方案概述如下以麦麸为主要原料制得发酵培养基，调控发酵液起始PH和温度后接种发酵微生物；发酵过程中再次调控发酵液pH和温度，利用微生物产生的木聚糖酶水解麦麸纤维生成FOs。
上述一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺，包括以下步骤
(I)发酵培养基配制麦麸 60g/L, KH2PO41g/L, MgSO4 · 7H20 lg/L，VB1O. lg/L，于0. 103MPa 灭菌 20min ；
(2) 一次调控调节发酵培养基初始pH为3. O 5. 0，接种活化的发酵微生物于培养基中进行液态深层发酵，发酵温度为30 34°C ；
(3) 二次调控发酵至24 36h时调节发酵培养基pH为5. O 7. O,发酵温度25 30°C，继续发酵72 96h。
有益效果
与现有技术相比，本发明的一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺具有以下优点
(I)本发明以以麦麸为主要原料、具有食用安全性的真菌茶树菇和出芽短梗霉为发酵菌株制备FOs，提高麦麸资源利用率和产品食用安全性；
(2)本发明中微生物发酵产酶过程与酶解木聚糖生成FOs过程合二为一，省去酶制剂生产中的分离纯化以及不溶性膳食纤维的制备步骤，简化生产工艺并降低生产成本；
(3)本发明采用二段式联合调控温度和pH的发酵工艺进行发酵法制备FOs，突破了以往一段式发酵工艺调控的研发思路，FOs产量高。
四具体实施方式
[0019]实施例I
麦麸经自然干燥，粉碎后过60目筛，配制发酵培养基，其组成为麦麸60g/L、KH2PO41g/L, MgSO4 · 7H20 lg/L、VB1O. lg/L，于 0. 103MPa 灭菌 20min ;调节发酵液初始 pH 为
3.0，接种活化的茶薪菇菌种，接种量为4. 5%，于32°C进行液态深层发酵；发酵24h后，调节发酵液PH为6. 0，于28°C继续发酵72h，FOs产量达894nmol/L。
实施例2
发酵培养基配制同实施例I。调节发酵液初始pH为4. 0，接种活化的出芽短梗霉菌种，接种量为5%，于33°C进行液态深层发酵；发酵24h后，调节发酵液pH为6. 0，于27°C继续发酵72h，FOs产量达982nmol/L。
实施例3·[0024]发酵培养基配制同实施例I。调节发酵液初始pH为5. O，接种活化的茶薪菇和出芽短梗霉混合菌种，其比例为I : 1，接种量为，6%，于33°C进行液态深层发酵；发酵36h后，调节发酵液PH为6. 0，于29°C继续发酵84h，FOs产量达1012nmol/L。
实施例4
发酵培养基配制同实施例I。调节发酵液初始pH为4. 0，接种活化的茶薪菇菌种，接种量为5%，于33°C进行液态深层发酵；发酵36h后，调节发酵液pH为6. 0，于29°C继续发酵 84h，FOs 产量达 1123nmol/L。
实施例5
发酵培养基配制同实施例I。调节发酵液初始pH为5. 0，接种活化的茶薪菇菌种，接种量为6%，于32°C进行液态深层发酵；发酵36h后，调节发酵液pH为7. 0，于28°C继续发酵 84h，FOs 产量达 1078nmol/L。
以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域：
的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求
的保护范围。
权利要求
1.一种二段式联合调控发酵技术制备阿魏酰低聚糖(FOs)工艺，其特征在于 以麦麸为主要原料制得发酵培养基，调控发酵液起始PH和温度后接种发酵微生物；发酵过程中再次调控发酵液pH和温度，利用微生物产生的木聚糖酶水解麦麸纤维生成FOs。
2.根据权利要求
I所述，一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺，包括以下步骤 (1)发酵培养基配制麦麸60g/L、KH2PO41g/L, MgSO4 · 7H20 lg/L、VB1O. lg/L，于0.103MPa 灭菌 20min ； (2)—次调控调节发酵培养基初始pH为3. O 5. 0，接种活化的发酵微生物于培养基中进行液态深层发酵，发酵温度为30 34°C ； (3)二次调控发酵至24 36h时调节发酵培养基pH为5. O 7. O,发酵温度25 30°C，继续发酵72 96h。
3.根据权利要求
1-2所述，一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺，其特征在于麦麸经烘干或自然干燥，粉碎后过20 60目筛。
4.根据权利要求
1-3所述，一种二段式联合调控发酵技术制备FOs工艺，其特征在于发酵微生物为茶薪菇、出芽短梗霉单一菌种或出芽短梗霉与茶薪菇混合菌种，接种量为4% 6%。
专利摘要
本发明涉及一种二段式联合调控发酵技术制备阿魏酰低聚糖(FOs)工艺，属于农副产品深加工技术领域：
。其特征是以麦麸为主要原料制得发酵培养基，调控发酵液起始pH和温度后接种茶薪菇和/或出芽短梗霉；发酵过程中再次调控发酵液pH和温度，利用微生物产生的木聚糖酶水解麦麸纤维生成FOs。本发明有利于减少酶法制备FOs的步骤，具有生产工艺简单，生产成本低和生产周期短等特点，可提高麦麸资源利用率。采用两段式联合调控技术，使木聚糖酶活性处于最佳水平，达到高产FOs的目的。本发明适用于保健食品级FOs生产，产量达1123nmol/L。
文档编号C12R1/645GKCN102876757SQ201210387682
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月15日
发明者顾振新, 余晓红, 尹永祺, 屠康 申请人:南京农业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan